CN201163834Y - 分布式场景灯光控制装置 - Google Patents

Abstract

一种分布式场景灯光控制装置。包括：微控制器模块[30]、触摸板控制模块[31]、状态指示背光输出模块[32]、红外遥控输入模块[46]、超声波探测输入模块[47]、光照探测输入模块[48]、现场总线接口[35]、节点地址设置模块[41]、电源转换模块[45]、灯光输出驱动模块[36]等。本实用新型通过标准的串行通信线路与外部的计算机相连，具有一定的通用性，用户可以在自己家中随时通过电脑来设置维护场景灯光控制系统。本实用新型采用大规模集成电路，体积小，功耗低。支持多种开灯指令输入方式。

Description

分布式场景灯光控制装置

【技术领域】：

本实用新型属于照明控制技术领域，特别是一种用于分布式场景中的灯光智能控制。

【背景技术】：

现有灯光控制基本是简单的开关控制，即通过某种形式的开关控制电源的通断，达到控制灯光的亮暗。常见的开关形式有：机械触点式和电子式两种。机械触点式开关存在机械机构磨损和触点磨损两个缺点。电子式开关内部采用可控硅或绝缘栅型场效应管作为电源通断的控制元件，是一种无触点开关。电子式开关可以通过声音、光照、触摸等方式获得开灯信号。专利200420047366.6提出一种触摸屏开关的设计，通过轻轻触摸屏幕，达到控制灯光通断的目的。这些开关均是单路使用，不适于系统控制中使用。

【发明内容】：

本实用新型的目的是解决现有技术存在的不足，提供一种能够适用于分布式场景灯光系统中的智能控制开关，即分布式场景灯光控制装置。

本实用新型提供的分布式场景灯光控制装置的组成，参考图1，包括：

——微控制器模块30：包含一个16位微处理器，内部含有现场总线CANBUS控制器；

——触摸板控制模块31：触摸板控制模块的功能是采集触摸信号输入，包括触摸板和触摸板控制器。触摸板控制模块通过双向数据总线33与微控制器模块30双向连接；

——状态指示背光输出模块32：包括状态指示灯、图片板和背光板。安装时从里到外的叠放次序是：背光板、图片板、触摸板、状态指示灯。图片板上面印刷有开关的图案，如“1路开关”、“2路开关”、“场景1”、“廊灯”、“地灯”等等。背光板的照射下，图片板上的印刷图案可以清晰的显示出来。状态指示灯表示各个开关和场景的通断状态。状态指示背光输出模块通过单向数据总线34与微控制器模块30连接；

——红外遥控输入模块46：接收手持遥控器发送的控制指令，并且通过数据线42传送到微控制器模块30。主人不但可以走到开关用手去触摸开关，而且可以在一定距离内通过手持遥控器控制开关的动作。；

——超声波探测输入模块47：检测人体运动，如果有人体移动则通过数据线43发送到微控制器模块30；

——光照探测输入模块48：检测光照强弱，将光照强度值通过数据线44发送到微控制器模块30；光照探测输入模块48和超声波探测输入模块47组合起来，可以实现如下功能：主人在夜间从外面回家，一打开房门，房门内灯光自动开启，避免黑夜里摸索开关。

——现场总线接口35：包括一个现场总线信号收发驱动器，完成TTL电平与现场总线电平之间的相互转换；与微控制器模块30之间通过双向总线37连接，包括现场总线发送信号线CANTX和接收信号线CANRX；

——节点地址设置模块41：包括多位拨码开关，用于设置灯光节点控制器在现场总线上的节点地址。拨码开关通过单向数据线39连接微控制器模块30。

——电源转换模块45：将外部输入的直流电源转换为节点控制器内部使用的直流稳压电源5V；与微控制器模块30之间通过电源线40连接，包括直流5V电源线，以及地线GND；

——灯光输出驱动模块36：通过可控硅控制外部灯光的开启和关断，可以实现亮度调节。本模块还包括外部交流电源AC220V的检测电路，将外部交流电源的有无状态输送给微控制器模块。灯光输出驱动模块36与微控制器模块30之间通过双向数据线38连接，其中包括多条控制灯光开启的输出线和一条检测交流电源状态的输入线。

本实用新型的优点和积极效果：本实用新型采用大规模集成电路，体积小，功耗低。

本实用新型通过标准的串行通信线路与外部的计算机相连，具有一定的通用性，用户可以在自己家中随时通过电脑来设置维护场景灯光控制系统。灯光节点控制器依照自己的ID地址，接收其ID地址码所对应的灯光设置信息，保证了灯光设置信息传送的准确性和快速性。

分布式场景灯光控制装置备有两种控制方式：本地控制和场景控制。

本地控制便捷灵活，满足大部分照明需要；场景控制功能强大，视觉效果好，最大限度创造舒适安逸生活，体现以人为本观念。同时支持多种开灯指令输入方式：触摸输入、红外遥控输入、超声波探测输入等。

【附图说明】：

图1是分布式场景灯光控制装置的结构框图，

图2是分布式场景灯光控制装置的主模块电气原理图，

图3是触摸板控制模块电气原理图，

图4是灯光输出驱动模块电气原理图，

图5是直流电源和串行总线模块电气原理图，

图6是外围接口模块电气原理图。

【具体实施方式】：

实施例1

如图1所示，本实用新型提供的分布式场景灯光控制装置包括：

——微控制器模块30：包含一个16位微处理器，内部含有现场总线CANBUS控制器；

——触摸板控制模块31：触摸板控制模块的功能是采集触摸信号输入，包括触摸板和触摸板控制器。触摸板控制模块通过双向数据总线33与微控制器模块30双向连接；

——状态指示背光输出模块32：包括状态指示灯、图片板和背光板。安装时从里到外的叠放次序是：背光板、图片板、触摸板、状态指示灯。图片板上面印刷有开关的图案，如“1路开关”、“2路开关”、“场景1”、“廊灯”、“地灯”等等。背光板的照射下，图片板上的印刷图案可以清晰的显示出来。状态指示灯表示各个开关和场景的通断状态。状态指示背光输出模块通过单向数据总线34与微控制器模块30连接；

——红外遥控输入模块46：接收手持遥控器发送的控制指令，并且通过数据线42传送到微控制器模块30。主人不但可以走到开关用手去触摸开关，而且可以在一定距离内通过手持遥控器控制开关的动作。；

——超声波探测输入模块47：检测人体运动，如果有人体移动则通过数据线43发送到微控制器模块30；

——光照探测输入模块48：检测光照强弱，将光照强度值通过数据线44发送到微控制器模块30；光照探测输入模块48和超声波探测输入模块47组合起来，可以实现如下功能：主人在夜间从外面回家，一打开房门，房门内灯光自动开启，避免黑夜里摸索开关。

——现场总线接口35：包括一个现场总线信号收发驱动器，完成TTL电平与现场总线电平之间的相互转换；与微控制器模块30之间通过双向总线37连接，包括现场总线发送信号线CANTX和接收信号线CANRX；

——节点地址设置模块41：包括多位拨码开关，用于设置灯光节点控制器在现场总线上的节点地址。拨码开关通过单向数据线39连接微控制器模块30。

——电源转换模块45：将外部输入的直流电源转换为节点控制器内部使用的直流稳压电源5V；与微控制器模块30之间通过电源线40连接，包括直流5V电源线，以及地线GND；

——灯光输出驱动模块36：通过可控硅控制外部灯光的开启和关断，可以实现亮度调节。本模块还包括外部交流电源AV220V的检测电路，将外部交流电源的有无状态输送给微控制器模块。灯光输出驱动模块36与微控制器模块30之间通过双向数据线38连接，其中包括多条控制灯光开启的输出线和一条检测交流电源状态的输入线。

工作原理：

分布式场景灯光控制装置带有M路电源输出(M是整数，M小于256)，对应于触摸面板上的M路本地控制指令；灯光节点控制器还具有H路场景控制功能(H是整数，H小于256)，对应于触摸面板上的H路场景指令。

指令输入方式：同时支持多种开灯指令输入方式：触摸输入、红外遥控输入、超声波探测输入。灯光开关模块还具有遥控接口，使操作者可以在一定距离以内，通过手持遥控器控制开关的工作方式。

触摸面板图片设计：

1号场景图标	1号开关图标
		2号场景图标	2号开关图标
。。。	。。。
		H号场景图标	M号开关图标

本地控制：触摸面板上的本地控制图案对应于本地灯光控制，可以连接最多M路灯光(或其它类似电器，风扇、窗帘等)。

本地灯光开启/关闭方法：第一次轻触本地开关时，与这路对应的灯光电源接通，灯光开启。第二次轻触这个本地开关时，与这路对应的灯光电源断开，灯光关闭。

场景控制：场景控制是一种组合灯光控制，包括许多路灯光设备，这些灯光设备可能会连接在若干个节点控制器上，这些节点控制器中的任何一个都可以开启/关闭场景灯光。

场景灯光开启/关闭方法：第一次轻触场景开关时，与这路场景对应的灯光电源接通，灯光开启。第二次轻触这个场景开关时，与这路场景对应的灯光电源断开，灯光关闭。

场景设置说明：

场景设置表说明了某种场景所对应的总线上的每个节点控制器上的输出回路的相关性。如果某种场景与某个节点上的这路输出相关，那么设置为ON，否则不相关，设置为OFF。只有设置为ON(相关)的那些输出回路才受这种场景的控制。

触摸面板图片设计，样例如下，包括3路场景输出，3路开关输出：

分布式场景灯光控制装置上的触摸面板上划分出多个图案，对应于不同的触摸区域，可以根据需要印刷多个图案，例如：壁灯、吊灯、地灯、宴会场景、影院场景、酒吧场景等等。

如上例，本控制器有3路电源输出，分别连接壁灯、吊灯、地灯，点击触摸面板上的“壁灯”、“吊灯”、“地灯”后，分别接通1路输出(壁灯)、2路输出(吊灯)、3路输出(地灯)的电源。

如上例，预先设好3种场景：宴会场景、影院场景、酒吧场景，点击触摸屏上的“宴会场景”后，这个开关与总线上其它开关通信，将预先设置的“宴会场景”的多个灯光自动点亮，这种功能在大宴会厅举办宴会时效果非常好。其它“影院场景”、“酒吧场景”的操作原理同样，都可以达到同时控制多路灯光按照预先设置的场景自动点亮。

具体电路的设计实例：

分布式场景灯光控制装置设计：参考

图2：分布式场景灯光控制装置的主模块电气原理图。

图3：分布式场景灯光控制装置的触摸板控制模块电气原理图。

图4：分布式场景灯光控制装置的灯光输出驱动模块电气原理图。

图5：分布式场景灯光控制装置的直流电源和串行总线模块电气原理图。

图6：分布式场景灯光控制装置的外围接口模块电气原理图。

分布式场景灯光控制装置的电气原理图设计包括：主模块、触摸板控制模块、灯光输出驱动模块、直流电源和串行总线模块、外围接口模块等电气原理图。

其中，分布式场景灯光控制装置的主模块电气原理图包括微控制器PIC18F4480、复位电路、晶振电路、75176串行通信电路、红外遥控器输入接口、超声波探测器输入接口、光照探测器输入接口等；

分布式场景灯光控制装置的触摸板控制模块选用ADS7843触摸板控制器，外部连接4线制电阻式触摸板。触摸板控制模块通过片选信号PENCS、时钟信号DCLK、输入信号DIN、输出信号DOUT、忙信号BUSY、中断请求信号PENIRQ与微控制器PIC18F4480双向连接；

分布式场景灯光控制装置的灯光输出驱动模块，包括3路带过压过流保护的可控硅BTA16输出电路，通过可控硅控制外部灯光的开启和关断，可以实现亮度调节。可控硅与微控制器之间通过TLP160J电路作光电隔离，降低干扰的影响。另外，本模块还包括外部交流电源AV220V的TLP180交流信号检测，将外部交流电源的有无状态ACIN输送给微控制器模块。灯光输出驱动模块与微控制器模块之间通过数据线O1、O2、O3、ACIN连接。

分布式场景灯光控制装置的直流电源和串行总线模块包括电源转换器LM2576和MCP2251串行总线驱动电路。电源转换器LM2576将外部输入的直流电源转换为节点控制器内部使用的直流稳压电源5V；MCP2251串行总线驱动电路，完成TTL电平与现场总线电平之间的相互转换；与微控制器之间通过发送信号线CANTX和接收信号线CANRX连接，对外连接CANH和CANL信号线；

分布式场景灯光控制装置的外围接口模块电气原理图包括节点地址设置开关和输出状态指示等。节点地址设置开关包括8位拨码开关A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7，用于设置灯光节点控制器在现场总线上的节点地址。输出状态指示包括状态指示灯L1、L2、L3、L4、L5、L6、蜂鸣器BUZZER和触摸板照明灯LIGHT。

Claims (1)

1、一种分布式场景灯光控制装置，其特征在于该灯光节点控制器包括：

微控制器模块[30]：包含一个16位微处理器，内部含有现场总线CANBUS控制器；

触摸板控制模块[31]：触摸板控制模块的功能是采集触摸信号输入，包括触摸板和触摸板控制器；触摸板控制模块通过双向数据总线[33]与微控制器模块[30]双向连接；

状态指示背光输出模块[32]：包括状态指示灯、图片板和背光板，安装时从里到外的叠放次序是：背光板、图片板、触摸板、状态指示灯；状态指示灯表示各个开关和场景的通断状态，状态指示背光输出模块通过单向数据总线[34]与微控制器模块[30]连接；

红外遥控输入模块[46]：接收手持遥控器发送的控制指令，并且通过数据线[42]传送到微控制器模块[30]，可以在一定距离内通过手持遥控器控制开关的动作；

超声波探测输入模块[47]：检测人体运动，当有人体移动时，通过数据线[43]发送到微控制器模块[30]，控制开关的动作；

光照探测输入模块[48]：检测光照强弱，将光照强度值通过数据线[44]发送到微控制器模块[30]；

现场总线接口[35]：包括一个现场总线信号收发驱动器，完成TTL电平与现场总线电平之间的相互转换；与微控制器模块[30]之间通过双向总线[37]连接，包括现场总线发送信号线CANTX和接收信号线CANRX；

节点地址设置模块[41]：包括多位拨码开关，用于设置灯光节点控制器在现场总线上的节点地址，拨码开关通过单向数据线[39]连接微控制器模块[30]；

电源转换模块[45]：将外部输入的直流电源转换为节点控制器内部使用的直流稳压电源；与微控制器模块[30]之间通过电源线[40]连接，包括直流电源线，以及地线GND；

灯光输出驱动模块[36]：通过可控硅控制外部灯光的开启和关断，可以实现亮度调节；本模块还包括外部交流电源AC220V的检测电路，将外部交流电源的有无状态输送给微控制器模块，灯光输出驱动模块[36]与微控制器模块[30]之间通过双向数据线[38]连接，其中包括多条控制灯光开启的输出线和一条检测交流电源状态的输入线。

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